隨著空間技術的發展，人們利用空間探測器來對天體進行考察。從1964年到1977年，美國陸續對火星發射了“水手號”和“海盜號”兩個係列共8個探測器，其中特別是1971年11月，“水手9號”對火星表麵的大部分區域照了相，從而使人們對火星的表麵有了比較完整、清晰的認識。1976年7月和9月，“海盜1號”和“海盜2號”先後在火星表麵軟著陸，它們給火星表麵精細照相，采掘土壤樣品，搜尋有沒有有機分子，特別是為探索火星上是否有生命進行了直接生物學化驗。同時，前蘇聯也發射了一係列命名為“火星”的空間探測器，研究火星和它周圍的空間。所以這些探測器，給我們帶來許多關於火星的新知識，大大豐富了人們對火星的認識。
火星表麵有明有暗，明亮的區域，約占火星總麵積的75％，人們把那裏叫做火星的“大陸”或“沙漠”沙漠部分被紅色的矽酸鹽、鐵的氧化物和其它金屬的化合物覆蓋著，所以呈現出紅色，火星也就成為太空中的“紅色國土”了。比較暗的區域稱為“海”、“海灣”、“湖”等等。這些“海”、“湖”同月球上的“海”、“洋”一樣，名不副實，裏麵一滴水也沒有。
火星的地形比較複雜。南半球分布著很多環形山，幾乎可以跟月球相比；北半球的環形山比較少，相當平整。火星上最大最古老的環形山叫“奧林匹斯山”，直徑600千米，中央峰頂要比周圍平地高出26千米，是地球上最高峰的2.8倍，也是人類已知的最大火山。火星上有已經停止活動的死火山，還可能有正在噴發的活火山。北半球有許多火山的熔岩，分布達幾百千米，有些火山區有深陷的懸崖和裂紋。“海盜2號”上的地震儀還曾經記錄到一次火星上發生的地震——“火震”，震級約為3級。火星上的火震要比月球上的月震頻繁一些，但遠遠沒有地球上的地震那麼經常和強烈。
火星是個荒涼死寂的世界，別說沒有活蹦亂跳的動物，就連苔蘚一樣的低等植物也杳無蹤影。在地球上看到的那隨著季節而變化的暗區，原來是火星上經常發生的“塵暴”。大風一起，飛沙走石，大量的塵埃被風卷起來，帶到各個地方，往往一刮就是幾個月。
“水手9號”也發現了一個令人驚異的事實；火星表麵不存在液態水，卻有著很長很寬的幹涸河床，最大的約1500千米長，60多千米寬!大小幹涸河床竟有幾千條!
河床是水流的產物，這幹涸的河床告訴人們：火星在曆史上一定有過一個溫暖多雨的時期。如果是這樣，我們就可以設想：那時候，火星上藍天白雲、氣候宜人、河水奔流、生氣勃勃。後來，在漫長無情的歲月中，也許由於火星傾斜角度的變化，或者由於別的什麼原因，火星表麵變冷了，幹燥了，一部分水分解為氫和氧逃離火星，一部分水則漸漸凝聚到火星表麵，並且滲到地殼之中。結果，生機繁榮的火星也就慢慢地變成了一個荒涼的世界。
如果這個設想是正確的，那麼火星上就應當有生命的遺跡，或者有能夠適應火星現在環境的低級生命形式存在。有人在地球上布置了一個模擬火星環境的實驗室，把大氣成分、溫度等條件弄得完全和火星上一樣，實驗證明，某些苔蘚類植物和微生物是能夠在這樣的條件下生存的。
但是到現在，人類還沒有得到火星上有生命和有生命遺跡的任何消息。恰恰相反，從“海盜1號”和“海盜2號”在火星表麵采掘的土壤樣品和進行的生物學化驗看來，火星上是沒有生命的，既沒有最簡單的微生物，也沒有生命基礎的有機分子。
當然，最後結論還沒有得出，因為火星大著呢，那一點土壤樣品不過是滄海一粟。也許在火星的其它地方，也許在深入幾米的地下，隱藏著的生命在悄悄地生息繁殖哩!
每當半夜火星從東方升起的時候，它那紅色的光輝好似遠方的火炬，很引人注意。我國古代稱它為“熒惑”。古代羅馬把火星特有的紅色理解為血紅色，並用戰神瑪爾斯的名字來稱呼它。
由於人們非常熟悉地球上的環境，在觀測火星的過程中，有的觀測者就很自然地聯想到火星在許多方麵都與地球很相似，有可能存在“火星人”。這些相似之處主要表現在：
地球自轉1周需要23小時56分鍾，火星是24小時37分鍾，火星與地球的晝夜長短差不多。
地球的自轉軸和它的軌道平麵交角為66°33′，火星是66°48′，所以火星與地球一樣也有四季的變化。所不同的是火星的1年(繞太陽1周)比地球的1年長近1倍。這樣，火星上的每個季節也比地球上的每個季節差不多長1倍。而且，從望遠鏡中看火星，隨著季節的更替，火星的表麵也有顏色的變化。